一种水文模拟计算方法、装置及计算机设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种水文模拟计算方法、装置及计算机设备，该方法包括，获取目标区域的流域数据；基于流域数据进行划分得到多个子流域数据；根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据；若经过第一预设时间后，每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。模拟结果。模拟结果。

A hydrological simulation calculation method, device and computer equipment

【技术实现步骤摘要】
一种水文模拟计算方法、装置及计算机设备


[0001]本专利技术涉及流域水文模拟
，具体涉及一种水文模拟计算方法、装置及计算机设备。

技术介绍

[0002]水文模型是进行流域水文模拟、揭示流域水文响应过程的重要技术手段。其中，分布式水文模型能充分反映流域内降雨和下垫面要素空间变化对径流的影响。在水文模拟技术的发展进程中，分布式水文模型以其上述模拟优势得到了广泛的应用与发展。
[0003]但随着GIS(Geographic Information System或Geo－Information system，地理信息系统，简称GIS)、RS(Remote Sensing，遥感技术，简称RS)技术的发展及其在水文模型中的应用，分布式水文模型计算所用的DEM(Digital Elevation Model，数字高程模型，简称DEM)、土壤、植被、气象等空间数据的分辨率越来越精细。为进行模型参数优化，寻找能够准确反映流域特性的模型参数，得到精确模拟结果，模拟运算量急剧增大。同时为满足变化环境下的水文模拟需求，在分布式水文模拟基础上进行的多情景方案模拟，极大地增加了分布式水文模拟的计算量。此外，随着模拟需求的多样化，二维模拟计算的出现使得模拟运算量进一步增大。在模拟运算量不断增大的情况下，实时决策系统对模拟时效性的高要求，使得模拟效率的提升成为亟待解决的难题。
[0004]面对庞大的模拟运算量和亟待提升的模拟效率，传统的串行计算已经无法满足水文模型对计算能力的要求，并行计算在水文模型中开始应用并逐步发展起来。目前，在分布式水文模拟领域，关于流域自身并行特性的相关研究中，较为成熟的是借助河网二叉树编码方式将流域河网空间离散后进行并行计算。采用该方法计算时，在上游子流域未计算完成前下游子流域无法启动计算，导致大量计算单元处于暂停计算状态，较短时间内模型计算可并行程度会迅速下降。基于河网二叉树编码方式，流域计算的可并行性受限于固定的河网拓扑结构网络，也未考虑到随着产汇流过程动态演进而变化的子流域间水力学联系，因此未能充分挖掘流域自身产汇流计算的可并行度潜力。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有分布式水文模拟计算由于依赖于固定河网拓扑结构网络而存在的并行计算极限效率的缺陷，从而提供一种基于动态独立水文单元划分的分布式水文模拟计算方法、装置及计算机设备。
[0006]根据第一方面，本专利技术实施例公开了一种水文模拟计算方法，包括：获取目标区域的流域数据；基于流域数据进行划分得到多个子流域数据；根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据；若经过第一预设时间后，每一个独立水文单元
对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0007]可选地，当独立水文单元包括多个时，方法还包括：若经过第一预设时间后，存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元整合并构成一个新的独立水文单元，第一预设时间为起始时刻后的任一个预设时间；在第二预设时间内，根据新的独立水文单元所包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流的数据，第二预设时间，为第一预设时间的下一时间段；若新的独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个新的独立水文单元对应的产汇流的数据，与多个独立水文单元中与其他独立水文单元无水力学联系的所有独立水文单元的产汇流的数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0008]可选地，基于流域数据进行划分得到多个子流域数据，具体包括：基于流域数据进行分析得到目标区域内的河网水系；对河网水系进行分级，得到分级后的河网水系；根据分级后的河网水系进行子流域划分，得到多个子流域数据。
[0009]可选地，产汇流包括面积的产流，预配置的降雨径流条件包括降雨量、蒸发量和下渗参数，面积的产流的计算过程，包括：基于第一独立水文单元的下渗参数，得到第一独立水文单元的下渗量；基于降雨量、蒸发量和下渗量得到面积的产流。
[0010]可选地，产汇流的计算还包括坡面汇流数据的计算和河道汇流数据的计算，预配置的降雨径流条件还包括水流参数，坡面汇流和河道汇流的计算过程，包括：基于第一独立水文单元的预设过流面积和水流参数，得到第一独立水文单元的流量，其中，第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个；基于流量和预设坡面动力参数，得到坡面汇流数据；基于流量和预设河道动力参数，得到河道汇流数据。
[0011]可选地，在计算每一个独立水文单元的产汇流之前，方法还包括：根据第一独立水文单元的面积进行计算内核的分配，得到第一计算内核用以计算第一独立水文单元的产汇流的数据，其中第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个。
[0012]根据第二方面，本专利技术实施例还公开了一种水文模拟计算装置，包括：获取模块，用于获取目标区域的流域数据；划分模块，用于基于流域数据进行划分得到多个子流域数据；创建独立水文单元模块，用于根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个独立水文单元包括多个子流域数据中的至少一个子流域数据，每两个独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；第一产汇流计算模块，用于以当前时刻为起始时刻，经过预设时间，根据每一个独立水文单元包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个独立水文单元对应的产汇流的数据；第一验证模块，用于经过第一预设时间后，验证每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有无水力学联系，若每一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个独立水文单元对应的产汇流数据进行整合，得到目标区域的水文模拟结果。
[0013]可选地，当独立水文单元包括多个时，装置还包括：动态整合模块，用于若经过第一预设时间后，验证结果为存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单
元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元构成一个新的独立水文单元，第一预设时间为起始时刻后的任一个预设时间；第二产汇流计算模块，用于在第二预设时间内，根据新的独立水文单元所包括的子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流的数据，第二预设时间，为第一预设时间的下一时间段；第二验证模块，用于验证所述新的独立水文单元对应的产汇流与其他所述独立水文单元有无水力学联系，若新的独立水文单元对应的产汇流与其他独立水文单元无水力学联系，则将每一个新的独立水文单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水文模拟计算方法，其特征在于，包括：获取目标区域的流域数据；基于所述流域数据进行划分得到多个子流域数据；根据多个子流域数据创建至少一个独立水文单元，其中每一个所述独立水文单元包括多个所述子流域数据中的至少一个所述子流域数据，每两个所述独立水文单元之间在当前时刻没有水力学联系；以当前时刻为起始时刻，每经过预设时间，根据每一个所述独立水文单元包括的所述子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与每一个所述独立水文单元对应的产汇流；若经过第一预设时间后，每一个所述独立水文单元对应的产汇流的数据与其他所述独立水文单元无水力学联系，则将每一个所述独立水文单元对应的产汇流的数据进行整合，得到所述目标区域的水文模拟结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述独立水文单元包括多个时，所述方法还包括：若经过第一预设时间后，存在至少一个独立水文单元对应的产汇流与其他所述独立水文单元有水力学联系，则在第一预设时间结束后，将多个独立水文单元中，与至少一个独立水文单元中每一个独立水文单元具有水力学联系的独立水文单元整合并构成一个新的独立水文单元，所述第一预设时间为所述起始时刻后的任一个预设时间；在所述第二预设时间内，根据所述新的独立水文单元所包括的所述子流域数据，和预配置的降雨径流条件，得到与之对应的产汇流的数据，所述第二预设时间，为所述第一预设时间的下一时间段；若所述新的独立水文单元对应的产汇流与其他所述独立水文单元无水力学联系，则将每一个所述新的独立水文单元对应的产汇流的数据，与多个独立水文单元中与其他独立水文单元无水力学联系的所有独立水文单元的产汇流的数据进行整合，得到所述目标区域的水文模拟结果。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述流域数据进行划分得到多个子流域数据，具体包括：基于所述流域数据进行分析得到所述目标区域内的河网水系；对所述河网水系进行分级，得到分级后的河网水系；根据所述分级后的河网水系进行子流域划分，得到多个子流域数据。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的方法，其特征在于，所述产汇流包括面积的产流，所述预配置的降雨径流条件包括降雨量、蒸发量和下渗参数，所述面积的产流的计算过程，包括：基于所述第一独立水文单元的下渗参数，得到所述第一独立水文单元的下渗量，其中，所述第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个；基于所述降雨量、所述蒸发量和所述下渗量得到所述面积的产流。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的方法，其特征在于，所述产汇流的计算还包括坡面汇流数据的计算和河道汇流数据的计算，所述预配置的降雨径流条件还包括水流参数，所述坡面汇流数据和河道汇流数据的计算过程，包括：基于第一独立水文单元的预设过流面积和水流参数，得到所述第一独立水文单元的流
量，其中，所述第一独立水文单元为至少一个独立水文单元中的任一个；基于所述流量和预设坡面动力参数，得到...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨默远，李珠，桑燕芳，李炳华，陈鹏，李述，张娟，吴霞，张君莹，
申请(专利权)人：北京市水科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：